2024年3月19日
心血管疾患は米国における主な死因であり、33秒ごとに1人が死亡しています。2019年、米国では心臓病によるコストは約2,400億ドルでした。幸いなことに、適切なツールと情報があれば、この疾患は遺伝学と関連しているため、予測と予防が可能である可能性があります。次世代のシーケンスとデータ解析ソフトウェアを使用して、研究者は、この一見したところ普遍的な病状に対する理解を深めています。
イルミナのDRAGEN二次解析チームのバイオインフォマティクスは、心血管の健康に影響を与えることが知られている遺伝子LPAの長い反復DNAシーケンスを測定する画期的な方法を考案しました。
イルミナの研究開発の主任サイエンティストであるSamuel Strom博士は、トロントで今年開催された年次American College of Medical Genetics and Genomics（ACMG）Clinical Genetics Meetingでこれらの結果を発表しました。
遺伝子LPAはリポタンパク質aをコードする。リポタンパク質値の上昇は、心臓発作や脳卒中を発症するリスクの増加と相関しており、そのレベルは可変数タンデムリピート（VNTR）と呼ばれるLPAに組み込まれた反復DNAシーケンスによって決まります。VNTRの長さは様々です。LPAは約5,500塩基対の長さで、ヒトは1～60コピーの任意のコピーを持つことができます。
Strom氏によると、これらのアリルは300キロ塩基以上であり、イルミナや他のテクノロジーのリード長よりもはるかに長いとのことです。ヒストリカルバリアントコーラーを使用すると、その地域からのリードはユニークではないためマッピングもできません。何年もの間、そのデータは捨てられてきました。
しかし、DRAGENに取り組んでいるバイオインフォマティクスチームは、通常廃棄されるこれらのリードを分析する方法を見つけました。彼らが開発した手法は、LPAでVNTRを正確に検出し定量化することができます。
また、DRAGENチームが作成したVNTRの検出方法により、多型のみに基づいてLPA遺伝子を研究する必要性も減ります、とStrom氏は述べています。特定の民族的背景を持つ患者のみに見られるバリエーションがあり、その他の民族的背景を持つ患者には見られない場合があるため、これは重要です。アフリカ系、ヨーロッパ系、ヒスパニック系の2,300人以上の検査コホートにその手法を適用した後、Stron氏らは、DRAGEN解析が“一塩基変異を調べるよりもこの領域を調べるためのより公平な方法”であることを発見しました、と彼は述べています。
この方法は二次解析ステップの一部であるため、共有データベースですでに利用可能なゲノムデータに適用できます。Stromは、特に研究者が健康や疾患におけるVNTRの役割を認識し始めているため、UK Biobankなどの集団研究でこの新しい解析を実行し、集団リスクレベルを定量化し、さらに研究を進めることができると想定しています。
LPAにおけるVNTRのデコーディングと理解は、DRAGENが、破棄することなく、長く反復的なシーケンスに取り組めるという原理の証明となります。
“これは全ゲノム解析によるVNTR研究の氷山の先端です”と、Strom氏は述べています。技術的に非常に難しいため、これまでにラボでこのようなことを行ったことはありません。イルミナのテクノロジーは、非常に複雑なものでも、その探し方を知っているなら、素晴らしい働きをします。
彼は、LPAのシーケンスに似た、他の多くの臨床的に意義のある反復シーケンスが存在する可能性があると考えています。LPAだけでなく、VNTR全般を評価する能力は、科学界に多くの興奮と可能性をもたらしています。“これはゲノムの暗い部分です”とStrom氏は述べています。DRAGENチームの次のステップの1つは、他のVNTRを検出できるようにこの手法の一般化に取り組んでいます。
イルミナが開発したこの手法と将来の手法が、希少疾患や腫瘍学の研究に新たな光を当てることを期待しています。
このVNTR検出法の仕組みと、その検査に用いられた方法の詳細については、イルミナのゲノミクス研究ハブでJonathan Belyeu、Vitor Onuchic、Mitchell Bekritskyによるこの記事をお読み ください。
